[发明专利]一种硒硫化铼复合二维材料、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种硒硫化铼复合二维材料、制备方法及其应用，它包括以下步骤：(a)取高铼酸铵和硫脲溶于有机溶剂中形成第一溶液；(b)取硒粉溶于水合肼中形成第二溶液；(c)将所述第一溶液和所述第二溶液混合后，倒入置有基底的反应釜中进行水热反应；水热反应结束后，降温，取出基底即可。通过控制硫的微量掺杂，在基底上得到了覆盖率高、分布均匀、尺寸较小的硒硫化铼纳米片，纳米片大小在50～100nm，这种高覆盖率、垂直生长的纳米片可以提供更大的比表面积，从而在电催化中提供更大的电流密度。通过掺杂硫的量，调整了材料的电子结构，降低了材料的吸氢自由能，提高了材料的导电性，创造出更多的缺陷和活性点位，从而提高了材料的电催化性能。

技术领域

本发明属于电催化剂领域，涉及一种硒硫化铼复合二维材料，具体涉及一种硒硫化铼复合二维材料、制备方法及其应用。

背景技术

能源是人类活动的基础以及人类社会发展的物质前提，与传统的化石能源(如煤炭、石油等)相比，氢能是一种清洁、高效、可再生的理想能源，它可以从水中获得，完全燃烧后的产物是水，不会对环境造成污染，是最干净的绿色能源。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣，到20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。

电解水制氢气(Hydrogen evolution reaction，HER)在未来的氢能源开发中有着重要作用，也是当今电催化研究领域的热门，对此人们进行了大量的研究。电催化材料是决定电解水制氢效率的重要一环，目前商用的析氢催化剂主要为Pt等贵金属，其高昂的价格和稀有的储量制约了这一过程的发展，寻找价格低廉和储量丰富的非贵金属催化剂成为近年来研究的热点。二硒化铼和二硫化铼是两种新型的过渡金属硫族化合物，研究表明，与传统的二维材料如二硫化钼等不同，二硫化铼从体相到单层均保持为直接带隙半导体，并且层间范德华力很弱，晶格对称性低，近年来在各种光电器件如场效应晶体管、光探测器以及催化和储能方面有着越来越多的应用(Adv.Mater,2016,28,2616-262；Nanoscale,2014,6,7226-7231)。由于二硒化铼和二硫化铼暴露的活性边缘具有析氢催化活性，因此在电化学催化领域具有很大潜力(Nano Lett.,2016,16,3780-3787；Nanoscale,2014,6,12458-12462)。但是，目前报道的铼基硫族化合物电催化剂由于其本身的导电性不佳，易于团聚，活性表面积较小，无法暴露出更多的活性位点，表现出来的催化性能仍有待提高。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种硒硫化铼复合二维材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种硒硫化铼复合二维材料的制备方法，它包括以下步骤：

(a)取高铼酸铵和硫脲溶于有机溶剂中形成第一溶液；

(b)取硒粉溶于水合肼中形成第二溶液；

(c)将所述第一溶液和所述第二溶液混合后，倒入置有基底的反应釜中进行水热反应；水热反应结束后，降温，取出基底即可。

优化地，所述高铼酸铵、硫脲和硒粉的摩尔比为1：0.5～2：0.5～2。

优化地，步骤(c)中，所述水热反应的温度为150～300℃，反应时间为15～35小时。

优化地，步骤(c)中，自然降温后，取出生长有所述硒硫化铼复合二维材料的基底，用乙醇多次漂洗，晾干即可。

进一步地，步骤(b)中，所述水合肼与所述硒粉的比例为5ml：0.05～0.2mmol。

优化地，所述基底为碳纸，在使用前先将其分别置于丙酮、乙醇中超声清洗，晾干后放入反应釜中；所述有机溶剂为DMF、DMSO和DMAC中的一种或多种组成的混合物。

本发明的又一目的在于提供一种硒硫化铼复合二维材料，它由上述的制备方法制得。